Des pores en gradient améliorent la densité de stockage de charge des cathodes carbonées pour les supercondensateurs Zn‐ion

Résumé L'ingénierie des matériaux cathodiques carbonés avec des sites actifs suffisamment accessibles est cruciale pour libérer leur potentiel de stockage de charge. Dans ce travail, des nanofibres de carbone en coquille méso-microporeuse activées (MMSC‐A) sont construites pour augmenter la densité de stockage des ions zinc en formant une structure à pores en gradient. Une taille de pore dominante de 0,86 nm est adaptée pour s'adapter aux Zn(H 2 O) 6 2+ solvatés. De plus, ces nanofibres poreuses en gradient présentent des voies de conduction ionique/électronique duales rapides et offrent de vastes surfaces actives avec une forte affinité pour l'électrolyte. Lorsqu'elles sont utilisées dans des supercondensateurs Zn‐ion (ZICs), l'électrode offre une capacité considérablement améliorée (257 mAh g −1), une densité d'énergie (200 Wh kg −1 à 78 W kg −1) et une stabilité cyclique (95% de rétention après 10 000 cycles) par rapport à l'électrode de nanofibres de carbone non activées. Une série de techniques de caractérisation in situ révèle que la capacité de stockage améliorée de Zn 2+ provient de la compatibilité de taille entre les pores et Zn(H 2 O) 6 2+, la co-adsorption de Zn 2+, H + et SO 4 2−, ainsi que d'interactions chimiques de surface réversibles. Ce travail présente une méthode efficace pour l'ingénierie de matériaux carbonés méso-microporeux vers un stockage à haute densité énergétique, et offre également des perspectives sur le mécanisme de stockage de Zn 2+ dans de telles structures à pores en gradient.